QCM : Travail et puissance d’une force — 17 questions

Question 1

1. Quelle condition caractérise le mouvement de translation d’un solide à un instant donné ?

Tous ses points parcourent des distances différentes

Tous ses points tournent autour d’un axe fixe

Tous ses points possèdent une accélération nulle

Tous ses points possèdent le même vecteur vitesse

Explication

Un solide est en translation lorsque tous ses points ont, à chaque instant, le même vecteur vitesse. La rotation autour d’un axe fixe décrit un autre type de mouvement, tandis que des accélérations nulles ne sont pas nécessaires.

Answer

Tous ses points possèdent le même vecteur vitesse

Question 2

2. Un solide se déplace sans tourner et chacun de ses points a le même vecteur vitesse au même instant : quel type de mouvement réalise-t-il ?

Un mouvement avec déformation progressive

Un mouvement de rotation uniforme

Un mouvement de translation

Un mouvement oscillatoire autour d’une position

Explication

L’égalité du vecteur vitesse pour tous les points est le critère du mouvement de translation. Une rotation implique des vitesses différentes selon la position des points par rapport à l’axe.

Answer

Un mouvement de translation

Question 3

3. Dans quelle situation une force est-elle considérée comme constante pendant un déplacement ?

Sa direction, son sens et son intensité restent inchangés

Son intensité varie mais son sens reste inchangé

Son point d’application se déplace avec une vitesse constante

Sa direction change tandis que son intensité reste inchangée

Explication

Une force constante conserve simultanément sa direction, son sens et son intensité pendant le déplacement de son point d’application. Le mouvement du point d’application ne suffit pas à définir la constance de la force.

Answer

Sa direction, son sens et son intensité restent inchangés

Question 4

4. Que représente le travail d’une force lors du déplacement de son point d’application de A vers B ?

L’énergie fournie par la force pendant ce déplacement

La durée nécessaire pour aller du point A au point B

La vitesse moyenne du point d’application entre A et B

La valeur de la force mesurée au point d’arrivée

Explication

Le travail mesure l’énergie fournie par une force lors du déplacement de son point d’application entre deux positions. Il ne correspond ni à une durée, ni à une vitesse, ni directement à la valeur de la force.

Answer

L’énergie fournie par la force pendant ce déplacement

Question 5

5. Une force constante d’intensité $F$ agit pendant un déplacement $AB$ , avec un angle $\alpha$ entre la force et le déplacement. Quelle expression donne son travail ?

W_{A\to B}(\vec F)=\frac{F}{AB\times\cos\alpha}

W_{A\to B}(\vec F)=F\times AB\times\sin\alpha

W_{A\to B}(\vec F)=F+AB+\cos\alpha

W_{A\to B}(\vec F)=F\times AB\times\cos\alpha

Explication

Le travail d’une force constante est le produit scalaire de la force par le déplacement, soit $F\times AB\times\cos\alpha$ . Le travail est une énergie, alors que la force s’exprime en newtons.

Answer

$$W_{A\to B}(\vec F)=F\times AB\times\cos\alpha$$

Question 6

6. Une force constante est colinéaire au déplacement et orientée dans le même sens. Quelle expression donne son travail ?

W=-F\times AB

W=0

W=F\times AB

W=F\times AB\times\sin 90^\circ

Explication

Lorsque l’angle entre la force et le déplacement vaut $0^\circ$ , le cosinus vaut 1 et le travail devient $W=F\times AB$ . Une force de sens opposé au déplacement donnerait au contraire un travail négatif.

Answer

$$W=F\times AB$$

Question 7

7. Quel est le travail d’une force perpendiculaire au déplacement de son point d’application ?

Il est égal au produit de la force par la distance

Il est nul

Il est négatif et maximal

Il est positif et maximal

Explication

Pour un angle de $90^\circ$ , le produit scalaire entre la force et le déplacement est nul, donc le travail est nul. Le produit $F\times AB$ correspond au cas où la force et le déplacement sont de même direction et de même sens.

Answer

Il est nul

Question 8

8. Comment classe-t-on le travail d’une force selon l’angle $\alpha$ avec le déplacement ?

Il est moteur pour

0^\circ<\alpha<90^\circ

et résistant pour

90^\circ<\alpha<180^\circ

Il est résistant pour

0^\circ<\alpha<90^\circ

et moteur pour

90^\circ<\alpha<180^\circ

Il est résistant pour

0^\circ<\alpha<90^\circ

et nul pour

90^\circ<\alpha<180^\circ

Il est moteur pour

0^\circ<\alpha<180^\circ

et nul à

90^\circ

Explication

Le travail est positif et moteur lorsque l’angle est aigu, puis négatif et résistant lorsque l’angle est obtus. À $90^\circ$ , il est nul, ce qui distingue ce cas des deux intervalles considérés.

Answer

Il est moteur pour $$0^\circ<\alpha<90^\circ$$ et résistant pour $$90^\circ<\alpha<180^\circ$$

Question 9

9. Pour une force constante agissant pendant un déplacement entre A et B, comment calcule-t-on son travail lorsque la trajectoire est curviligne ?

Par le produit de la force par la longueur totale de la trajectoire

Par le produit scalaire de la force et du déplacement de A à B

Par la somme des distances parcourues horizontalement et verticalement

Par l’intégrale de la vitesse sur la durée du mouvement

Explication

Une force constante possède le même travail sur une trajectoire rectiligne ou curviligne, calculé par le produit scalaire de la force et du déplacement entre A et B. La forme courbe du chemin ne remplace pas ce produit par la longueur parcourue.

Answer

Par le produit scalaire de la force et du déplacement de A à B

Question 10

10. Deux trajets différents relient un même point A à un même point B sous l’action d’une force constante. Que peut-on conclure sur les travaux de cette force ?

Ils sont différents, car chaque trajet possède une forme distincte

Ils sont différents, car ils dépendent de la longueur des trajets

Ils sont égaux, car la force devient variable sur les deux trajets

Ils sont égaux, car ils dépendent des positions de A et B

Explication

Le travail d’une force constante dépend des positions initiale et finale, et non du chemin suivi entre elles. La longueur ou la forme du trajet ne modifie donc pas le résultat dans cette situation.

Answer

Ils sont égaux, car ils dépendent des positions de A et B

Question 11

11. Une force constante possède les composantes $F_x$ et $F_y$ , tandis que le déplacement possède les composantes $L_x$ et $L_y$ . Quelle expression donne le travail de cette force ?

W=F_xL_x+F_yL_y

W=F_xL_y+F_yL_x

W=F_xF_y+L_xL_y

W=(F_x+F_y)(L_x+L_y)

Explication

Le travail est le produit scalaire de la force et du déplacement, soit la somme des produits des composantes correspondantes. L’expression qui croise les composantes ou additionne séparément les grandeurs ne représente pas ce produit scalaire.

Answer

$$W=F_xL_x+F_yL_y$$

Question 12

12. Lorsqu’un corps descend verticalement d’une hauteur $h$ , quelle est l’expression du travail de son poids ?

W_P=mg+h

W_P=+mgh

W_P=-mg+h

W_P=-mgh

Explication

Pendant une descente, le déplacement est dans le même sens que le poids, donc le travail du poids est positif et vaut $+mgh$ . L’expression négative correspond à une montée, tandis que les deux autres ne respectent pas la forme du produit attendu.

Answer

$$W_P=+mgh$$

Question 13

13. Un corps est élevé d’une hauteur $h$ . Comment s’exprime le travail de son poids pendant cette montée ?

W_P=+mgh

W_P=-mg-h

W_P=-mgh

W_P=mg+h

Explication

Lors d’une montée, le déplacement est opposé au poids, ce qui rend le travail du poids négatif et égal à $-mgh$ . Le signe positif s’applique à une descente, et les autres expressions ne correspondent pas à la formule du travail du poids.

Answer

$$W_P=-mgh$$

Question 14

14. Que représente la puissance mécanique d’une force ?

La distance parcourue par cette force par unité de déplacement

Le travail réalisé par cette force sans tenir compte de la durée

La force exercée sur un corps pendant toute la trajectoire

L’énergie fournie par cette force par unité de temps

Explication

La puissance mécanique mesure le rythme auquel une force fournit de l’énergie, c’est-à-dire une énergie par unité de temps. Le travail quantifie une énergie transférée, mais ne décrit pas à lui seul la durée nécessaire à ce transfert.

Answer

L’énergie fournie par cette force par unité de temps

Question 15

15. Une force fournit un travail $W_{A\to B}(\vec F)$ pendant une durée $\Delta t$ entre A et B. Quelle relation donne sa puissance moyenne ?

P_{\mathrm{moy}}=W_{A\to B}(\vec F)\times\Delta t

P_{\mathrm{moy}}=\frac{W_{A\to B}(\vec F)}{\Delta t}

P_{\mathrm{moy}}=\frac{\Delta t}{W_{A\to B}(\vec F)}

P_{\mathrm{moy}}=W_{A\to B}(\vec F)+\Delta t

Explication

La puissance moyenne est le travail fourni rapporté à la durée correspondante, d’où $P_{\mathrm{moy}}=W_{A\to B}(\vec F)/\Delta t$ . Multiplier ou additionner le travail et la durée ne traduit pas une énergie fournie par unité de temps.

Answer

$$P_{\mathrm{moy}}=\frac{W_{A\to B}(\vec F)}{\Delta t}$$

Question 16

16. Quelle caractéristique distingue la puissance instantanée de la puissance moyenne d’une force ?

Elle mesure la force exercée à la fin du parcours observé.

Elle est calculée sur la durée totale du parcours effectué.

Elle correspond au travail produit pendant un déplacement donné.

Elle est évaluée sur une durée élémentaire du mouvement.

Explication

La puissance instantanée décrit la puissance d’une force sur une durée élémentaire, tandis que la puissance moyenne s’évalue sur une durée de parcours. Le calcul sur la durée totale du trajet renvoie donc à la puissance moyenne, et non à la puissance instantanée.

Answer

Elle est évaluée sur une durée élémentaire du mouvement.

Question 17

17. Une force constante d’intensité $F$ agit sur un objet animé d’une vitesse $v$ , avec un angle $\alpha$ entre la force et la vitesse. Quelle expression donne la puissance instantanée de cette force ?

P(\vec F)=\frac{F}{v\times\cos\alpha}

P(\vec F)=F\times v\times\cos\alpha

P(\vec F)=F\times v\times\sin\alpha

P(\vec F)=F\times d\times\cos\alpha

Explication

La puissance instantanée est le produit scalaire de la force par la vitesse, soit $P(\vec F)=\vec F\cdot\vec v=F\times v\times\cos\alpha$ . L’expression avec $d$ utilise le déplacement et correspond au travail, tandis que le sinus ne représente pas la composante de la force dans la direction de la vitesse.

Answer

$$P(\vec F)=F\times v\times\cos\alpha$$

QCM : Travail et puissance d’une force — 17 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle condition caractérise le mouvement de translation d’un solide à un instant donné ?

2. Un solide se déplace sans tourner et chacun de ses points a le même vecteur vitesse au même instant : quel type de mouvement réalise-t-il ?

3. Dans quelle situation une force est-elle considérée comme constante pendant un déplacement ?

4. Que représente le travail d’une force lors du déplacement de son point d’application de A vers B ?

5. Une force constante d’intensité $F$ agit pendant un déplacement $AB$ , avec un angle $\alpha$ entre la force et le déplacement. Quelle expression donne son travail ?

6. Une force constante est colinéaire au déplacement et orientée dans le même sens. Quelle expression donne son travail ?

7. Quel est le travail d’une force perpendiculaire au déplacement de son point d’application ?

8. Comment classe-t-on le travail d’une force selon l’angle $\alpha$ avec le déplacement ?

9. Pour une force constante agissant pendant un déplacement entre A et B, comment calcule-t-on son travail lorsque la trajectoire est curviligne ?

10. Deux trajets différents relient un même point A à un même point B sous l’action d’une force constante. Que peut-on conclure sur les travaux de cette force ?

11. Une force constante possède les composantes $F_x$ et $F_y$ , tandis que le déplacement possède les composantes $L_x$ et $L_y$ . Quelle expression donne le travail de cette force ?

12. Lorsqu’un corps descend verticalement d’une hauteur $h$ , quelle est l’expression du travail de son poids ?

13. Un corps est élevé d’une hauteur $h$ . Comment s’exprime le travail de son poids pendant cette montée ?

14. Que représente la puissance mécanique d’une force ?

15. Une force fournit un travail $W_{A\to B}(\vec F)$ pendant une durée $\Delta t$ entre A et B. Quelle relation donne sa puissance moyenne ?

16. Quelle caractéristique distingue la puissance instantanée de la puissance moyenne d’une force ?

17. Une force constante d’intensité $F$ agit sur un objet animé d’une vitesse $v$ , avec un angle $\alpha$ entre la force et la vitesse. Quelle expression donne la puissance instantanée de cette force ?

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QCM : Travail et puissance d’une force — 17 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle condition caractérise le mouvement de translation d’un solide à un instant donné ?

2. Un solide se déplace sans tourner et chacun de ses points a le même vecteur vitesse au même instant : quel type de mouvement réalise-t-il ?

3. Dans quelle situation une force est-elle considérée comme constante pendant un déplacement ?

4. Que représente le travail d’une force lors du déplacement de son point d’application de A vers B ?

5. Une force constante d’intensité FFF agit pendant un déplacement ABABAB, avec un angle α\alphaα entre la force et le déplacement. Quelle expression donne son travail ?

6. Une force constante est colinéaire au déplacement et orientée dans le même sens. Quelle expression donne son travail ?

7. Quel est le travail d’une force perpendiculaire au déplacement de son point d’application ?

8. Comment classe-t-on le travail d’une force selon l’angle α\alphaα avec le déplacement ?

9. Pour une force constante agissant pendant un déplacement entre A et B, comment calcule-t-on son travail lorsque la trajectoire est curviligne ?

10. Deux trajets différents relient un même point A à un même point B sous l’action d’une force constante. Que peut-on conclure sur les travaux de cette force ?

11. Une force constante possède les composantes FxF_xFx​ et FyF_yFy​, tandis que le déplacement possède les composantes LxL_xLx​ et LyL_yLy​. Quelle expression donne le travail de cette force ?

12. Lorsqu’un corps descend verticalement d’une hauteur hhh, quelle est l’expression du travail de son poids ?

13. Un corps est élevé d’une hauteur hhh. Comment s’exprime le travail de son poids pendant cette montée ?

14. Que représente la puissance mécanique d’une force ?

15. Une force fournit un travail WA→B(F⃗)W_{A\to B}(\vec F)WA→B​(F) pendant une durée Δt\Delta tΔt entre A et B. Quelle relation donne sa puissance moyenne ?

16. Quelle caractéristique distingue la puissance instantanée de la puissance moyenne d’une force ?

17. Une force constante d’intensité FFF agit sur un objet animé d’une vitesse vvv, avec un angle α\alphaα entre la force et la vitesse. Quelle expression donne la puissance instantanée de cette force ?

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5. Une force constante d’intensité $F$ agit pendant un déplacement $AB$ , avec un angle $\alpha$ entre la force et le déplacement. Quelle expression donne son travail ?

8. Comment classe-t-on le travail d’une force selon l’angle $\alpha$ avec le déplacement ?

11. Une force constante possède les composantes $F_x$ et $F_y$ , tandis que le déplacement possède les composantes $L_x$ et $L_y$ . Quelle expression donne le travail de cette force ?

12. Lorsqu’un corps descend verticalement d’une hauteur $h$ , quelle est l’expression du travail de son poids ?

13. Un corps est élevé d’une hauteur $h$ . Comment s’exprime le travail de son poids pendant cette montée ?

15. Une force fournit un travail $W_{A\to B}(\vec F)$ pendant une durée $\Delta t$ entre A et B. Quelle relation donne sa puissance moyenne ?

17. Une force constante d’intensité $F$ agit sur un objet animé d’une vitesse $v$ , avec un angle $\alpha$ entre la force et la vitesse. Quelle expression donne la puissance instantanée de cette force ?